Общие сведения о балансировке, устойчивости и управляемости

Движение самолета в пространстве вкладывается из двух ви­дов: вращательного— вокруг центра масс и поступательного дви­жения его центра масс.

Вращение самолета относительно центра масс для удобства изучения можно разложить на вращения вокруг трех взаимно перпендикулярных осей ОХ, ОУ и OZ, проходящих через центр масс и условно жестко связанных с самолетом (рис. 56).

Момент, стремящийся повернуть самолет относительно продоль­ной оси ОХ (накренить самолет), называется моментом крена Мх.

Момент, стремящийся повернуть самолет вокруг нормальной оси ОУ, называется моментом рыскания Му.

Момент, стремящийся повернуть самолет вокруг поперечной осиOZ, называется продольным или моментом тангажа Мz.

Продольный момент Мz, увеличивающий угол тангажа, называ­ется кабрирующим, а противоположного направления—пикиру­ющим.

Положительными моментами будут: Мz— кабрирующий, Мх— кренящий самолет на правое крыло, Му— разворачивающий са­молет влево. Положительное направление осей ОХ, ОУ и OZ и мо­ментов Мх, Му и Мz, показано на рис. 56 стрелками.

Характер движения самолета в пространстве определяется ве­личиной и местом приложения внешних сил. Для осуществления равномерного и прямолинейного движения необходимо, чтобы сум­ма сил, действующих на самолет, и их моментов равнялась нулю. В этом случае самолет находится в состоянии динамического равновесия (режимы горизонтального полета, снижения и набора вы­соты). В установившемся развороте, на этапах взлета и посадки сбалансированы (уравновешены) моменты сил и частично сами силы.

Обычно полет самолета происходит в неспокойном воздухе, где существуют порывы ветра различного направления. При воздей­ствии таких порывов нарушается состояние равновесия самолета. Если самолет без вмешательства пилота стремится восстановить нарушенное равновесие, то пилотировать такой самолет значи­тельно проще. Самолет, обладающий этим свойством, называют устойчивым. Следовательно, устойчивость— это способность само­лета самостоятельно сохранять и восстанавливать заданное равновесие. Устойчивость различают: статическую и динамическую. Способность самолета создавать восстанавливающие моменты на­зывается статической устойчивостью. Самолет статически устой­чив, если после нарушения равновесия возникли такие силы и мо­менты, которые стремятся вернуть его в прежнее состояние равно­весия. Статическая устойчивость является необходимым условием обеспечения динамической устойчивости самолета в полете. Динамически устойчивым самолет будет тогда, когда наряду с восста­навливающими моментами он будет создавать прежде всего демп­фирующие (гасящие) моменты. Эти моменты возникают в резуль­тате вращения самолета вокруг центра масс.

Для уравновешивания самолета в полете в определенном поло­жении, а также для изменения его положения в пространстве, не­обходимо, чтобы он был управляем.

Управляемость —это способность самолета изменять свое поло­жение в пространстве в желаемом направлении при отклонении аэродинамических рулей (руля высоты и.направления или эле­ронов).

Между равновесием, устойчивостью и управляемостью сущест­вует определенная взаимосвязь. Так, об устойчивости и управляе­мости самолета можно говорить только при наличии возможности обеспечить его равновесие (балансировку). Точно также самолет будет нормально управляем только при наличии достаточной ус­тойчивости, а рули управления самолетом одновременно являются и органами его уравновешивания.

Балансировка, устойчивость и управляемость рассматриваются относительно осей самолета ОХ, ОУ и OZ и называются соответ­ственно поперечными, путевыми и продольными. Так как движения самолета относительно продольной и нормальной осей тесно свя­заны между собой, то их изучают совместно и называют боковыми движениями. Учитывая это, балансировка, устойчивость и уп­равляемость делятся на продольные и боковые.